Устройство для юстировки оптического элемента Советский патент 1992 года по МПК G02B7/00 G02B7/18 

ругом прорезью, расположенной в плоскоти, пересекающей ось корпуса под углом. Плоскости прорезей, соединяющих отверстия двух соседних пар расположены симметрично относительно оси корпуса. Плоскости прорезей, соединяющих отверстия разных групп, расположены по обе стороны от радиальной плоскости, в которой размещены оси всех отверстий. Прорези как бы разделяют корпус на взаимно подвижные секции, соединенные между собой гибкими перемычками, оси перегибов которых локализованы в точках пересечений осей симметрии упомянутых перемычек, Таким образом, в каждом из цилиндров, в наружном и во внутреннем, образовано по три подвижные секции, крайние из которых можно условно именовать вилками, а промежуточную, расположенную между ними, - крестовиной. Подвижность вилок относительно крестовин обеспечивается за счет изгиба перемычек, которые могут быть рассмотрены, как шарнирные соединения внутреннего трения.

К недостаткам этого упругого подвеса следует отнести ограниченную область его

применения в котировочных устройствах для многокомпонентных оптических систем, включающих оптические элементы малой толщины по оптической оси, расположенные с малыми воздушными промежутками. Упругий подвес может быть использован в котировочных устройствах только в том случае, если воздушный промежуток между соседними оптическими элементами больше или равен длине упругого подвеса, которая в известном объекте достаточно велика потому, что секции расположены последовательно друг за другом, а прорези, разделяющие их расположены: во- первых, под углом к оси подвеса, во-вторых, по обе стороны от радиальной плоскости, в которой расположены оси отверстий. Таким образом, минимально возможные воздушные промежутки между соседними оптическими элементами, подлежащими угловым юстировкам, ограничены симметрично в обе стороны осевыми габаритами подвеса. Известно устройство для юстировки оптических элементов, содержащее держатель, выполненный в виде полого усеченного конуса, на боковой стенке которого выполнено четыре пары соосных сквозных отверстий, каждая из которых соединена прорезью. Оси всех отверстий размещены в одной радиальной плоскости, оси каждых соседних двух пар отверстий параллельны одной из двух взаимно перпендику- лярных осевых плоскостей конуса, расположены по обе стороны и на равных

расстояниях от нее, диаметр di отверстий одних соседних двух пар выполнен большим, чем диаметр d2 отверстий других соседних двух пар. Прорези, соединяющие

отверстия диаметром di, размещены параллельно фланцу, т.е. перпендикулярно оси держателя, а прорези, соединяющие отверстия диаметром d2. расположены перпендикулярно боковой стенке, т.е. под углом к оси

0 держателя.

К его недостаткам следует также отнести ограниченную область его применения в юстировочных устройствах для многокомпонентных оптических систем, включающих

5 оптические элементы малой толщины по оптической оси при малых воздушных промежутках между ними. В этом устройстве минимально возможные воздушные промежутки между соседними оптическими эле0 ментами, подлежащими угловым юстировкам, ограничены несимметрично в обе стороны (см.фиг, 1) от плоскости, в которой размещены оси всех отверстий. Слева от упомянутой плоскости осевой габарит де5 ржателя ограничен диаметром больших отверстий di, а справа - прорезями, расположенными под углом к оси держателя, Таким образом, благодаря размещению прорезей, соединяющих отверстия di, пер0 пендикулярно к оси держателя, его осевые габаритные размеры несколько уменьшены по сравнению с известным обьектом, что позволяет применить устройство в оптических системах с меньшими воздушными

5 промежутками. Однако, осевые габаритные размеры держателя в устройстве остаются достаточно большими из-за последовательного осевого расположения секций, а также из-за увеличенного диаметра отверстий di и

0 из-за размещения двух прорезей под углом к оси держателя.

Известно устройство для угловой юстировки оптического элемента, содержащее держатель, секции которого расположены

5 последовательно друг за другом в радиальной плоскости и так же, как и в известных устройствах, соединены между собой посредством гибких перемычек, т.е. шарниров внутреннего трения, которое благодаря рас0 положению секций и прорезей в радиальной плоскости, имеет малые осевые габаритные размеры. Однако радиальные габаритные размеры известного устройства, и его держателя е частности, велики, что

5 приводит к росту радиальных габаритных размеров оптической системы в целом и ее металлоемкости.

В качестве прототипа выбрано юстиро- вочиое устройство, которое соответствует предложенному объекту по родовому признаку, по составу и по функциональному назначению, т.е, обеспечивает угловые перемещения оптического элемента в пространстве, в котором держатель выполнен в виде полой сферической головки с двумя диаметрально противоположными трубчатыми выступами. Корпус выполнен в виде гильзы с осевым цилиндрическим отверстием, с двумя внутренними кольцевыми выступами и с радиально расположенными резьбовыми отверстиями. Оптический элемент установлен в одном из выступов держателя. Держатель установлен своей, сферической головкой между кольцевыми выступами корпуса. Регулировочные уст- ройства выполнены в виде двух пар диаметрально противоположных винтов, ввинченных в радиальные отверстия корпу- са и установленные с возможностью взаимодействия своими концевыми частями с другим выступом держателя. Ось одной пары винтов расположена перпендикулярно оси другой пары винтов. Ввинчиванием одного винта и вывинчиванием другого винта той же пары обеспечивают поворот держа- теля, посредством сферической кинематической пары трения скольжения, образованной поверхностью сферической головки и поверхностями кольцевых выступов, в продольной плоскости, содержащей ось упомянутых винтов. Поворот держателя приводит к повороту закрепленного в нем оптического элемента. К недостаткам прототипа следует отнести: ограниченную область применения для многокомпонентных оптических систем с малыми воздушными промежутками между оптическими элементами из-за больших осевых габаритов, вызванных осевым расположением трубчатых выступов держателя; увеличенную трудоем- кость юстировки из-за перемещений оптического элемента в радиальном направлении при его угловом перемещении, поскольку вершинная точка (или плоскость) оптического элемента не совпадает с центром поворота держателя; увеличенную сложность конструкции из-за сложности форм поверхностей. Сферическая форма головки держателя сопряжена с поверхностями кольцевых выступов корпуса; пониженную точность расположения оптического элемента из-за использования кинематических пар внешнего трения, т.е. из-за зазоров между держателем и корпусом.

Цель изобретения - уменьшение габаритов,

На фиг. 1 изображено устройство для юстировки оптического элемента с частичным разрезом; на фиг. 2 - еид А на фиг. 1;

на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг.1; на фиг 5 -разрез Г-Г на фиг 2

Устройство содержит оптический элемент 1, оправу 2, накладное пружинное кольцо 3, сухари 4, держатель 5, корпус 6, два регулировочных устройства, каждое из которых содержит соосно установленные винтовой механизм 7 и подпружиненный толкатель 8, а также крепежные элементы 9, 10 для соединения между собой оправы 2, кольца 3, сухарей 4 и держателя 5. Крепежные элементы 11 (см.фиг. 3, 5} для фиксации расположения звеньев винтовых механизмов 7 сквозь отверстия 12, крепежные элементы 13 (см.фиг. 2, 3) для крепления толкателя 8 к держателю 5 и крепежные элементы 14 для крепления держателя 5 к корпусу 6.

Оптический элемент 1 выполнен в виде плоскопараллельной пластины с рабочей поверхностью 15,

Оправа 2 выполнена в виде кольца с углублением для оптического элемента и с отверстиями по контуру для крепления. Накладное пружинное кольцо 3 выполнено с пружинящими выступами И с отверстиями по контуру для крепления.

Сухарь 4 выполнен в виде дугового сектора с плоской опорной поверхностью 16 и с отверстиями для крепления. Держатель 5 выполнен в виде кольцевого упругого карданного подвеса, состоящего из двух кон- центрично расположенных с радиальным зазором пустотелых наружного цилиндра 17 и внутреннего цилиндра 18, соединенных друг с другом посредством основания 19, Наружный цилиндр 17 соединен с кольцевым выступом 20, в котором выполнены радиально расположенные отверстия для установки механизмов 7 и толкателей 8, а также отверстия для крепежных элементов 11,13,14. Внутренний цилиндр 18 соединен с фланцем 21, в котором выполнены отверстия для крепежных элементов 9. В наружном цилиндре 17 выполнено две пары соосных отверстий 22. оси которых Д-Д, Е-Е (см.фиг. 4) расположены в одной радиальной плоскости, параллельно друг другу и симметрично относительно оси У-У (см.фиг. 2, 4), две сквозные кольцевые прорези 23, каждая из которых соединяет соосные отверстия 22 между собой и две лыски 24, расположенные параллельно оси У-У. Во внутреннем цилиндре 18 выполнено две пары соосных отверстий 25, оси Ж-Ж, И-И (фиг, 4) которых расположены в одной радиальной плоскости, параллельно друг другу и симметрично оси Z-Z (см.фиг. 4), и две кольцевые прорези 26, каждая из которых соединяет соосные отверстия 25 между собой. Оси Ж-Ж, И-И расположены в одной радиальной плоскости с осями Д-Д, Е-Е и пересекаются с ними под прямым углом. Оси прорезей 23, 26 расположены в той же радиальной плоскости, что и оси отверстий 22, 25. Лыски 24 образуют в наружном цилиндре 17 окна (см.фиг. 2) размеры которых больше, чем габаритные размеры пары соседних отверстий 25. Вместо лысок 24 в наружном цилиндре 17 могут быть выполнены технологические отверстия для прохода инструмента при обработке отверстий 25 во внутреннем цилиндре 18,

Таким образом, прорези 23, 26 как бы разделяют держатель 5 на три секции: наружную секцию 27 (см,фиг. 2), промежуточную секцию 28 (см.фиг, 2), внутреннюю секцию 29 (см.фиг 2), которые соединены между собой двумя парами гибких перемычек 30,31 (см.фиг. 2), образованных соответственно парами соседних отверстий 22, 25. Ось перегиба перемычек 30 локализуется на оси У-У, проходящей через точки пересечений осей симметрии упомянутых перемычек. Ось перегиба перемычек 31 локализуется на оси Z-Z, проходящей через точки пересечения осей симметрии упомянутых перемычек.

Корпус 6 предназначен для соединения нескольких оптических элементов, совместно с их котировочными устройствами, в оптический блок.

Винтовой механизм 7 содержит (см.фиг. 2) резьбовую втулку 32, регулировочную втулку 33 со шлицом 34, резьбовой палец 35 со сферической рабочей поверхностью 36 и с продольным пазом 37 (см.фиг. 5). а также поводок 38 (см.фиг. 5).

Регулировочная втулка 33 выполнена с внутренней и наружной резьбами одноименного направления и различных по величине шагов и взаимодействует с ответными резьбами втулки 32 и пальца 35. По,водок 38 предназначен для фиксации вращательных перемещений пальца 35, а также для фиксации вращательных и осевых перемещений механизма 7 Крепежный элемент 11 предназначен для фиксации осевых перемещений пальца 35. Регулировочная втулка 33 используется в качестве органа управления.

Подпружиненный толкатель 8 содержит (см.фиг. 2) стакан 39. упор 40 со сферической рабочей поверхностью 41, пружину 42, фиксатор 43, пружиненную шайбу .44 и гайку 45. Крепежный элемент 13 предназначен для фиксации вращательных и осевых перемещений толкателя 8

Фиксатор 43 используется в качестве органа управления и предназначен для фиксации расположения подвижного элемента 40 относительно стакана 39, при взаимодействии поверхности 41 с поверхностью 16 (см.фиг. 1), т.е. для исключения действия пружины 42, Шайба 44 и гайка 45 предназ начены для стопорения резьбового соединения фиксатора 43 со стаканом 39. Фиксатор

43 выполнен в виде резьбового штыря с цилиндрическим хвостовиком с одной стороны и шлицом с другой, при этом хвостовик расположен внутри пружины 42.

Сборку устройства осуществляют следующим образом. Установив в углубление оправы 2 оптический элемент 1, соединяют с держателем 5 оправу 2, кольцо 3 и сухари 4 посредством крепежных элементов 9, 10. Расположение сухарей 4 относительно держателя 5 регулируют в пределах зазоров между поверхностями крепежных отверстий и крепежных элементов.

При установке первого сухаря 4 обеспечивают перпендикулярность его поверхности 16 (см.фиг. 1) к оси отверстия для установки одного из механизмов 7, При установке соседнего второго сухаря 4 обеспе- чивают перпендикулярность его поверхности 16 к одноименной поверхности первого сухаря 4. При установке третьего сухаря 4, расположенного напротив первого, обеспечивают параллельность их опорных поверхностей 16. При установке четвертого сухаря 4 относительно второго,

обеспечивают параллельность их опорных, поверхностей 16. Выполнением оправы 2 обеспечивают совпадение рабочей поверхности 15 оптического элемента 1 с плоскостью расположения осей отверстий 22, 25

держателя 5.

Устройство может не содержать оправу 2 и сухари 4, а принадлежащие им поверхности (поверхности углубления для оптического элемента и плоские опорные

поверхности 16) могут принадлежать держателю 5.

При сборке винтового механизма 7 в резьбовую втулку 32 вворачивают регулировочную втулку 33, а в последнюю вворачивают резьбовой палец 35, обеспечив при этом расчетное осевое расположение упомянутых деталей.

При сборке подпружиненного толкателя 8, в стакан 39 вворачивают фиксатор 43. устанавливают на хвостовик последнего пружину 42, вводят в стакан упор 40, надевают шайбу 44 и наживляют гайку 45. Упор 40 установлен в стакане 39 с возможностью осевого перемещения и снабжен (не показано) средствами, препятствующими его выпаданию.

После сборки основных составных частей держатель 5 вводят в корпус 6 и фиксируют их взаимное расположение посредством крепежных элементов 14, обеспечив при этом совпадение отверстий, предназначенных для установки механизмов 7 и толкателей 8.

Винтовые механизмы 7 вводят в ради- альные отверстия корпуса б и держателя 5 и фиксируют посредством поводков 38, введенных в отверстия (см.фиг. 5) резьбовой втулки 32 и в продольный паз 37 резьбового пальца 35.

Подпружиненные толкатели 8 вводят в радиальные отверстия корпуса 6 и держателя 5, навстречу винтовым механизмам 7, и фиксируют в держателе 5 посредством крепежных элементов 13.

Перед проведением юстировки оптического элемента 1 устройство следует ввести в исходное положение. Для этого выводят крепежные элементы 11 из взаимодействия с резьбовым пальцем 35, выводят фиксатор 43 из взаимодействия с днищем упора 40, расфиксируют резьбовое соединение стакана 39 и фиксато ра 43, вращением регулиро- вочных втулок 33 обеспечивают параллельность боковых стенок прорезей 23, 26,

При юстировке оптического элемента 1, вращают регулировочную втулку 33 дифференциального винтового механизма 7, что приводит к осевому перемещению (без вра- щения) резьбового пальца 35, взаимодействующего своей рабочей сферической поверхностью 36 с плоской опорной поверхностью 16 сухаря 4 (или держателя 5), при этом осуществляется поворот одной из сек- ций относительно другой вокруг оси перегиба гибких перемычек.

Этот поворот воспринимается подпружиненным толкателем 8, расположенным напротив задействованного винтового ме- ханизма 7, т.е. перемещением упора 40 относительно стакана 39 за счет взаимодействия другой опорной поверхности 16с рабочей поверхностью 41 упора 40. При этом две другие параллельные опорные поверхности 16 проскальзывают между рабочими сферическими поверхностями 36,41 других механизма 7 и толкателя 8, расположенных под прямым углом к описанным. Угловое перемещение оптического элемен- та относительно другой оси осуществляют аналогично.

Фиксацию расположения оптического элемента 1 относительно держателя 5 осуществляют введением крепежных элементов 11 во взаимодействие с резьбовыми пальцами 35, введением фиксаторов 43 во взаимодействие с днищами упоров 40 и сто- порением резьбовых соединений стаканов 39 с фиксаторами 43 посредством пружинных шайб 44 и гаек 45.

Выполнением держателя 5 в виде двух концентрично расположенных с радиальным зазором пустотелых цилиндров, соединенных между собой общим основанием, выполнение в цилиндрах отверстий 22,25 и прорезей 23, 26, оси которых размещены водной радиальной плоскости, обеспечивают:

-расширение области применения предложенного устройства за счет последовательно параллельного расположения секций держателя, т.е. наружная секция 27 соединена с промежуточной секцией 28 последовательно в осевом направлении, внутренняя секция 29 соединена с промежуточной секцией 28 также последовательно в осевом направлении, а наружная секция 27 расположена параллельно относительно внутренней секции 29 в радиальном направлении. Этот эффект достигнут за счет расположения всех прорезей и всех осей отверстий в одной радиальной плоскости, что уменьшает осевые габаритные размеры по сравнению с прототипом, а также по сравнению с известными объектами, незначительно увеличивая радиальные габаритные размеры по сравнению с прототипом и существенно снижая радиальные габаритные размеры по сравнению с другим известным объектом;

-упрощение конструкции, за счет выполнения только цилиндрических и плоских поверхностей при изготовлении держателя, взамен сферической поверхности у прототипа:

-повышение точности юстировки, за счет обеспечения беззазорного, безлюфто- вого соединения секции 27,28,29 посредст- вом гибких перемычек 30, 31. Расположением рабочей поверхности 15 оптического элемента 1 в плоскости размещения отверстий 22, 25 обеспечивают снижение трудоемкости котировочных работ, поскольку угловые перемещения оптического элемента не вносят осевых погрешностей.

Выполнение регулировочных устройств с невращающимся резьбовым пальцем 35 со сферической поверхностью 36, взаимодействующей с плоской опорной поверхностью 16, и с подпружиненным упором 40 со сферической поверхностью 41, взаимодействующей с другой плоской опорной поверхностью 16. выполнением держателя 5 с

двумя параллельными парами, расположенными перпендикулярно друг другу обеспечивают:

-снижение трудоемкости юстировоч- ных работ, благодаря необходимости управления одним рабочим органом (регулировочной втулкой 33) для угловых перемещений в одной плоскости;

-повышение точности юстировки за счет обеспечения независимых угловых перемещений в одной плоскости от угловых перемещений в другой плоскости, благодаря описанному расположению опорных поверхностей 16. А также, повышение точности юстировки благодаря независимости угловых перемещений от биения рабочей поверхности резьбового пальца 35, поскольку палец 35 зафиксирован от поворотных перемещений. Повышение точности юстировки обеспечивается также благодаря выполнению одного из винтовых механизмов каждого регулировочного устройства с фиксатором 43, установленным внутри пружины 42 и взаимодействующим с днищем упора 40 после осуществления юстировки, что особенно важно при работе устройства в условиях вибрации и ударных нагрузок.

Таким образом предложенная совокуп- ность признаков обеспечивает достижимость поставленных целей.

Формула изобретения 1. Устройство для юстировки оптического элемента, содержащее держатель с опорными поверхностями, корпус и две пары противонаправленных регулировочных механизмов, расположенных напротив соответствующих опорных поверхностей, отличающееся тем, что, с целью уменьшения габаритов, держатель выполнен в виде двух соединенных между собой общим основанием и коаксиально расположенных с радиальным зазором полых цилиндров с отверстиями и

прорезями, оси которых расположены в одной радиальной плоскости, причем в каждом цилиндре выполнено по одной группе отверстий и по две прорези, каждая группа

отверстий включает две пары соосных отверстий, оси которых расположены параллельно одна другой и симметрично относительно продольной оси, оси отверстий, выполненных в одном цилиндре, расположены перпендикулярно осям отверстий, выполненных в другом цилиндре, а каждая прорезь выполнена между со- осными отверстиями каждой группы, при этом регулировочные механизмы расположены в плоскости, параллельной плоскости расположения осей отверстий и прорезей, и закреплены в одном цилиндре держателя, а оптический элемент закреплен в другом цилиндре, содержащем опорные поверхности,

выполненные двумя перпендикулярно расположенными парам и параллельных между собой поверхностей.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем. что один из каждой пары регулировочных механизмов снабжен пальцем, выполненным с резьбовым хвостовиком и цилиндрической головкой со сферическим торцом, в которой выполнен продольный

паз, винт выполнен в виде втулки с осевым резьбовым отверстием, в которое установлен хвостовиком палец, корпус устройства снабжен поводком, установленным в пазу пальца, другой из каждой пары регулировочных механизмов снабжен подпружиненным упором, выполненным в виде стакана, наружная поверхность дна которого выполнена сферической, винт своим концом размещен внутри упора и торцом

взаимодействует с его дном, а пружина размещена в зазоре между винтом и стенкой упора.

five

Be/3 A

хз

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к юстировоч- ным устройствам оптических процессоров, Целью изобретения является расширение области применения, упрощение конструкции, снижение трудоемкости котировочных работ и повышение точности юстировки. Устройство для юстировки оптических элементов содержит держатель, корпус и два регулировочных устройства угловых перемещений, взаимодействующих с опорной поверхностью держателя и расположенных под прямым углом друг к другу. Держатель Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к устройствам для углово л юстировки оптического элемента. Известен упругий подвес, выполненный в виде корпуса, состоящего из по крайней мере двух концентрично расположенных с радиальным запором пустотелых цилиндров с общим осноьс нием. При этом, в наружном и внутреннем цилиндрах выполнено по четыре пары отверстий. Оси всех отверстий расположены е одной радиальной плосковыполнен в виде двух концентрично расположенных с радиальным зазором пустоте- лых цилиндров, соединенных между собой общим основанием. В цилиндрах имеются отверстия и прорези, оси которых размещены в одной радиальной плоскости, Держатель имеет четыре опорных поверхности попарно параллельные в виде карданного подвеса. Расположение опорных поверхностей обеспечивает независимость угловых перемещений в одной плоскости от угловых перемещений в другой плоскости, причем плоскости перпендикулярны друг другу. Регулировочное устройство быполнено с невращающимся резьбовым пальцем со сферической поверхностью, взаимодействующей с другой плоской опорной поверхностью. Фиксацию расположения оптического элемента относительно держателя осуществляют введением крепежных элементов во взаимодействие с резьбовыми пальцами, введением фиксаторов во взаимодействие с днищами подвижных элементов и стопорением резьбовых соединений стаканов с фиксатором посредством пружинных шайб и гаек. 1 з.п,ф-лы, 5 ил. сти. Отверстия каждой пары выполнены со- осно. Пары отверстий расположены группа- ми. В каждую группу входит две пары отверстий. Оси двух пар отверстий каждой группы расположены параллельно друг дру- Уу, перпендикулярно оси корпуса и симметрично относительно последней, Оси отверстий одной группы расположены под прямым углом к осям отверстий другой группы. Соседние отверстия каждой группы образуют гибкие перемычки. Соосные отверстия каждой пары соединены друг с (Л С VI 00 о о о

фиг 2

25фие.З

и в-в

23

23

26

фг/еУ

г- г

-58

Ъ7

72

//

фиг. 5